中性進化論

中性進化論

1968年日本人木村資生,根據分子生物學的研究,主要是根據核酸、蛋白質中的核苷酸及胺基酸的置換速率,以及這些置換所造成的核酸及蛋白質分子的改變並不影響生物大分子的功能等事實,提出了分子進化中性學說(Neutral Theory of Molecular Evolution),即中性進化論。

1969年美國人J.L. King和T. H. Jukes用大量的分子生物學資料進一步充實了這一學說。

簡單地說,這一學說認為多數或絕大多數突變都是中性的。即無所謂有利或不利,因此對於這些中性突變不會發生自然選擇與適者生存的情況。生物的進化主要是中性突變在自然群體中進行隨機的“遺傳漂變”的結果,而與選擇無關。這是中性學說和達爾文進化論的不同之處。

中性進化論闡明了分子水平上的進化機制,這種機制主要在於中性突變本身,是生物分子隨機的自由組合,自然選擇不起作用,分子進化的方向與環境無關。中性突變進化理論使生物進化論在分子層次水平上得到了發展並有可能驗證定量化、精確化。中性學說是達爾文進化論的微觀演化水平的進一步發展、修正、和補充。

基本介紹

  • 中文名:中性進化論
  • 外文名:Neutral Theory of Molecular Evolution
  • 時間:1968年
  • 提出人:木村資生
  • 領域:生物
三種類型,隨機漂變假說,

三種類型

一是“同義”突變,即在一個三聯密碼中,有一個核苷酸發生置換,往往不會造成胺基酸的改變。認為“同義”突變頻率占核苷酸置換總數的四分之一。
二是非功能性DNA順序的突變對蛋白質的合成沒有影響。
三是結構基因的突變,不影響蛋白質原有的主要功能。

隨機漂變假說

木村的分子進化理論的“中性突變——隨機漂變假說”即“中性學說”,簡單地可以比喻為:很大的一群人去買彩票,假設沒有內幕操作,這個群體中每一個中獎的機率應該是一樣(和你的膚色、學理、財富無關,也就是沒有選擇偏好)。
木村中性理論的主要內容有:在分子水平上,大多數生物演化和物種內的大多數變異,不是由自然選擇引起的,而是通過那些對選擇呈中性或近中性的突變等位基因的遺傳漂變累積引起的。從中性學說出發,可以得出進化速率保持每年每個位置恆定的結論。同源蛋白質如同工酶所具有的豐富的多態性表明,這些生物大分子具有同樣的高級結構,都能很好地完成其生物功能,它們之中哪一個也不比別的分子更優越。也就是說,在分子水平上,不考慮有利突變。假基因是一些失去功能的基因,完全不受自然選擇淘汰,事實證明,假基因的鹼基替換確實不受限制,其進化速率等於分子的突變率。
分子進化有五大特徵:
(1)對每種生物大分子而言,只要分子的三級結構與功能基本不變,那么各個演化路線,以突變替代表示的演化速率大致保持每年在每個位置上恆定。
(2)機能較次要的分子或分子片段的進化速率,高於機能較重要的分子或分子片段的進化速率。
(3)在分子演化進程中,使分子現存結構和功能破壞較小的突變比破壞較大的突變有更高的替換率。
(4)基因重複通常發生在一個具有新功能的基因出現之前。
(5)明顯有害的選擇淨化和選擇上呈中性的或輕微有害的突變隨機固定,比明顯有利突變的正達爾文選擇更為頻繁。
以上五個特徵中(1)和(5)是最基本的特徵。
中性學說打破了以達爾文為代表的自然選擇學說,在當時引起學術學界的相當大的反響,甚至神學也參和進來,其影響遠遠超出了群體遺傳學,甚至進化生物學範圍。隨著生物學科的發展和大規模物種的基因組測序工作的展開,中性學說在得到更多數據的支持,其正確、有效將得到更好的認識。

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